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1、U-I模式脉冲MAG焊脉冲参数对熔滴过渡影响规律第27卷第5期焊接Vo1.27N..52006年5月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONMay2006一,模式脉冲MAG焊脉冲参数对熔滴过渡影响规律卢振洋,黄鹏飞,廖平,殷树言(北京工业大学机电工程学院,北京100022)摘要:研制了一种以80C196KC16位单片机为核心,采用,模式控制的逆变熔化极脉冲气体保护焊机.通过采集焊接过程中的电弧电压和电流信号,在峰值期间保持电压恒定,在基值期间保持电流恒定,脉冲参数依据一个脉冲过渡一个熔滴的原则选取.在焊接过程中脉冲频率保持不变,通过峰值电流的变化
2、来实现弧长调节.结果表明,该系统工作稳定,焊机具有良好的焊接工艺性能.关键词:电压一电流模式;单片机;熔化极脉冲焊中图分类号:TG434.1文献标识码:A文章编号:0253—360X(2006)05—069—040序言熔化极脉冲焊(PMAG)是一种先进的焊接方法.一般采用一脉一滴的过渡方式,焊接质量稳定,对于锅炉,压力容器制造,航空航天等行业的应用具有重要意义.PMAG焊在很多发达国揭得到了广泛的应用.国内的科研工作人员在20世纪80年代就开始研究这种工艺,也取得了很多成果,目前生产的该种焊机主要采用,一,(恒流控制)方式进行控制,即焊接过程中保持脉冲峰值电流和基值电流恒定不变,采样电
3、弧电压表征弧长,通过压频转换的方式改变脉冲电流频率,从而改变焊丝熔化速度实现弧长自身调节.,一,模式脉冲焊的弧长稳定性和压频转换的动态性能有直接关系,在大电流焊接时由于脉冲周期很短,容易产生振荡,造成熔滴过渡形式失控.作者深入研究了一,方式控制的脉冲MAG焊机,并取得了良好的工艺效果.一,控制方式(峰值电压控制,基值电流控制)是在焊接过程中保证峰值电压和基值电流,恒定,在给定的送丝速度条件下,在焊接过程中保持脉冲频率不变.当电弧受到干扰时弧长恢复主要依靠峰值电流的变化调节焊丝熔化速度以实现弧长调节,该种控制方式在大参数焊接条件下具有优秀的动态响应性能,工艺效果良好,可以有效地提高焊接效
4、率.一,模式脉冲焊接工艺具有控制思路简单,参数设置灵活,弧长调节速度快以及适用范围广等一系列优点,具有良好的发展前景.收稿日期:2005—12—02基金项目:北京市自然科学基金资助项目(3032004)卢振洋1U一,模式脉冲MIG/MAG焊的实现系统采用单片机控制,在同样的硬件支持下,通过改变控制软件,使脉冲参数自动适应焊接条件的变化,增加了系统的柔性和适应性.单片机控制的一,方式脉冲MAG焊接电源总体设计框图如图1所示,分为主电路和控制电路两大部分.其中主电路由输入整流滤波电路,逆变电路,中频变压器,输出整流滤波电路组成;控制电路由驱动电路,脉宽调制(PWM)电路,单片机控制电路,电
5、流和电压给定电路,电流和电压采样电路,保护电路,参数预置及显示电路,送丝机调速电路等组成.图1总体方案框图F.岣.1Blockdiagramofwholeoroieet,为了获得特定的电源外特性,通过给定电路,反馈电路将反馈信号送入脉宽调制电路,通过改变IGBT的通断时间,使逆变器输出不同占空比的交流70焊接第27卷矩形波电压,从而使电源具有不同的输出特性.2脉冲参数对熔滴过渡影响规律2.1脉冲频率的确定方式在送丝速度给定的条件下,实现一,模式脉冲焊的首先条件是确定脉冲频率.研究表明,为了保证一脉一滴的焊接过程,熔滴的直径大概为焊丝直径的1.05倍左右.当焊接过程达到稳定时,焊丝的熔化
6、和送进速度必须保持平衡,则有r,':7c(1.05D)3,(1),一^●,?',1,)3式中:为送丝速度;D为焊丝直径;f为熔滴过渡频率.根据上式可以计算出送丝速度的设定值与脉冲频率之间的关系,试验表明,频率的变化以不超过计算值±15%为宜.2.2脉冲时间和脉冲电压的影响规律为了研究脉冲参数对熔滴过渡的影响规律,进行了工艺试验,同时采用高速摄像技术记录熔滴过渡过程.具体试验条件如下.焊丝牌号H08Mn2Si;焊丝直径1.2mm;试件板厚3mm;焊炬与工件距离15mm;气体成分Ar80%,CO220%;气体流量15L/rain;极性直流反接;送丝速度r=8rrdmin;频率f=143Hz
7、;峰值电压U.=36V,38V,40v;脉冲时间T.=1.6～3.6Ills;基值电流,h=80A.图2是根据实际的焊接试验数据得出的曲线,该图表明,在不同脉冲峰值电压下,熔滴过渡状态随脉冲时间的变化而变化.例如峰值电压为36V时,如果脉冲时间低于1.9Ills,则熔滴过渡极不稳定,短路现象很严重,无法进行正常的焊接;当脉冲时间在1.9～2.1Ills范围内时,仍有一些短路发生,熔滴在一个脉冲周期过后没有下落到熔池里,而是经过数个周期才过渡到熔
